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矿热炉的基本原理

发表时间: 2019-09-27 14:58:52

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本文就矿热炉短网实施无功就地补偿的增产及降耗从理论上作出了阐述,指出了实施短网无功就地补偿应注意的相关技术问题,阐明了中国冶金设备总公司矿热炉短网无功就地补偿设备的特点。
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本文就矿热炉短网实施无功就地补偿的增产及降耗从理论上作出了阐述,指出了实施短网无功就地补偿应注意的相关技术问题,阐明了中国冶金设备总公司矿热炉短网无功就地补偿设备的特点。
关键词:
矿热炉 短网无功就地补偿
 原理用途
  
  矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉。它主要用于还原冶炼矿石,碳质还原剂及溶剂等原料。主要生产硅铁,锰铁,铬铁、钨铁、硅锰合金等铁合金,是冶金工业中重要工业原料及电石等化工原料。其工作特点是采用碳质或镁质耐火材料作炉衬,使用自培电极。电极插入炉料进行埋弧操作,利用电弧的能量及电流通过炉料的,因炉料的电阻而产生能量来熔炼金属,陆续加料,间歇式出铁渣,连续作用的一种工业电炉。
矿热炉主要类别、用途
类别
主要原料
制成品
反映温度
0℃
电耗
KW*h/t
铁合金炉
硅铁炉
(45%)硅铁
硅铁、废铁、焦碳
硅铁
1550-1770
2100-5500
(75%)硅铁
8000-11000
锰铁炉
锰矿石、废铁、焦碳、石灰
锰铁
1500-1400
2400-4000
铬铁炉
铬矿石、硅石、焦碳
铬铁
1600-1750
3200-6000
钨铁炉
钨晶矿石、焦碳
钨铁
2400-2900
3000-5000
硅铬炉
铬铁、硅石、焦碳
硅铬合金
1600-1750
3500-6500
硅锰炉
锰矿石、硅石、废铁、焦碳
硅锰合金
1350-1400
3500-4000
炼钢电炉
铁矿石、焦碳
生铁
1500-1600
1800-2500
电石炉
石灰石、焦碳
电石
1900-2000
1900-3000
碳化硼炉
氧化硼、焦碳
碳化硼
1800-2500
-20000
   工业余热是指钢铁、石化、建材、有色金属的工业生产线中产生的大量余热。而余热发电技术就是指利用企业的高品位热量进行回收,并集中转化为电力供企业自用的技术。我国一直将利用余热发电作为节能降耗、实现循环发展的重要措施之一,给予了大力支持,目前我国的余热发电技术应用领域不断扩大,但在铁合金、电石里领域中,烟气余热以及其他余热综合回收发电技术仍比较欠缺。
  日前,矿热炉余热回收利用发电技术方案研讨会在京召开,来自国家能源办、钢铁研究总院、国家发改委以及各行业协会的领导和专家共同讨论了由西安瑞驰能源工程技术有限公司开发,针对铁合金、电石等领域的余热发电技术。铁合金、电石等领域的余热回收发电由于量大面广,一直不为大家重视,该技术填补了这一空缺,提高了余热回收率,降低了成本。
  当前,节能减排已成为我国的基本国策,而铁合金行业又正是典型的高能耗行业,在这一行业里推广余热回收发电技术有利于降低企业能耗,提高能源利用效率。不久前国家三部委发文取消了高耗能企业的优惠电价,对铁合金行业的电价优惠,自2007年10月20日起全部取消。在用电成本增加的情况下,铁合金企业余热回收发电项目的投资回收期将进一步缩短,该项技术将会有更好的发展前景。
 
铁合金电炉的烟气收尘和余热回收
    冶炼铁合金的主要设备。铁合金电炉分为还原电炉和精炼电炉两类。
    还原电炉 又称埋弧电炉或矿热电炉,采取电极插入炉料的埋弧*作,还原电炉有敞口、封闭(或半封闭),炉体有固定、旋转等各种形式。50年代以前普遍采用敞口固定式电炉(图1a铁合金还原电炉),随着环境保护要求的提高和余热利用技术的进展,对不同产品分别采用封闭式电炉(图1b铁合金还原电炉)或矮烟罩、半封闭式电炉(图1c铁合金还原电炉)。炉体旋转可以消除悬料、减少结壳“刺火”使布料均匀、反应区扩大,以利炉况顺行。电炉容量(在铁合金生产中指电炉变压器容量,按千伏安计,用以标志电炉能力)在50年代以前一般从几百至一万千伏安左右,后来逐渐向大型化发展。70年代新建电炉一般为20000~40000千伏安,大的封闭式电炉达75000千伏安,大的半封闭炉达96000千伏安。
    现代铁合金电炉一般为圆形炉体,配备三根电极。大型锰铁电炉有采用矩形多电极的。大型硅铁电炉有些装备旋转机构,炉体以30~180小时旋转360°的速度沿水平方向旋转或往复摆动。封闭电炉设置密封的炉盖,半封闭电炉在烟罩下设有可调节开启度的*作门,以控制抽入空气量和烟气温度。
    电极系统广泛采用连续自焙电极,大的直径可达2000毫米,有的还做成中空式。连续自焙电极由薄钢板电极壳和电极糊组成,在运行中电极糊利用电流通过时产生的热量和炉热的传导辐射自行焙烧。随着电极的消耗,电极壳要相应逐节焊接,并向壳内充填电极糊。电极把持器由接触颊板(导电铜瓦)、铜管和把持环等构件组成,它的作用是将电流输向电极,并将电极夹持在一定的高度上,还可以调节电极糊的烧结状态。电极升降和压放装置吊挂着整根电极,用以调整电极插入深度。
    从变压器低压侧到电极把持器的馈电线路通称短网,是一段大截面的导体,用以输送大电流至炉内。大型电炉变压器的二次绕组多数通过短网在电极上完成三角形接线。整个网路由硬母线束、软母线束和铜管组成。
    精炼电炉 用于精炼中碳、低碳、微碳铁合金。电炉容量一般为1500~6000千伏安,采用敞口固定或带盖倾动形式。前者类似还原电炉,可配备连续自焙电极;后者类似电弧炼钢炉,使用石墨或炭质电极。
    铁合金电炉煤气净化 铁合金还原电炉生产过程中产生大量煤气。用敞口电炉生产时,煤气遇空气燃烧成为烟气,量大尘多,既难净化,又不利于能量回收,长期污染环境,形成公害并造成能量损失。70年代以来,为了保护环境和节约能源,铁合金还原电炉逐渐由敞口电炉改为封闭或半封闭电炉。冶炼锰铁、铬铁等铁合金用封闭电炉,冶炼需要料面*作的铁合金(硅铁、金属硅等),则用半封闭电炉。
    封闭电炉设置密封的炉盖和泄爆装置,产生的煤气于未燃状态引出,导入煤气净化设施净化回收。煤气发生过程连续稳定,煤气体积只有敞口电炉烟气体积的1~2%。因此煤气净化设备小,组合简单,净化*作便利。煤气净化一般采用湿法工艺。煤气含CO、H□、CH□等有效燃料成分约占气体体积的80%,主要是CO,发热值为2100~2400千卡/标米□。
    为了治理硅铁电炉的烟气,起初将敞口电炉的高烟罩改为矮烟罩,后来发展成为半封闭电炉。其发展过程见图2敞口铁合金电炉烟气治理发展过程。
    能控制烟气量便于净化和回收热能。装设余热锅炉时,回收的热量可达电炉总耗能量的30%或总耗电量的65%,如用于发电可回收电能约20%。烟气净化一般采用干法工艺。 
    东方所提供全套烟气净化及余热回收方案! 
 
 
 (1)电耗值随原料成分,制成品成分,电炉容量等的不同而有很大差异。这里是约值。
    二 结构特点
    矿热炉是一种耗电量巨大的工业电炉。主要由炉壳,炉盖、炉衬、短网,水冷系统,排烟系统,除尘系统,电极壳,电极压放及升降系统,上下料系统,把持器,烧穿器,液压系统,矿热炉变压器及各种电器设备等组成。
    矿热炉共分三层
    第一层为炉壳,炉衬,出铁系统,烧穿器等组成。
    第二层
    (1)炉盖。现代人型矿热炉人多数采用密闭式,具有密封炉盖。采用这样的结构可把生产中产生的废气(主要成分是一氧化碳)收集起来综合利用,并可减少电路的热损失,降低电极上部的温度,改善操作条件。
    (2)电极夹持器。人多数矿热炉都由三相供电,按正三角形对称位置布置在炉膛中间。大型矿热炉一般采用无烟煤,焦碳和沥青煤油拌合成的电极料,在电炉工作过程中自己培烧成的电极。
    (3)短网
    (4)铜瓦
    (5)电极壳
    (6)下料系统
    (7)倒炉机
    (8)排烟系统
    (9)水冷系统
    (10)矿热炉变压器
    (11)操作系统
    第三层
    (1)液压系统
    (2)电极压放装置
    (3)电极升降系统
    (4)钢平台
    (5)料斗及环行布料车
    其他附属;斜桥上料系统,电子配料系统等
    三 各种技术参数
变压器容量(KVA)
12500
16500
炉壳直径(mm)
7800
8000
炉壳高度(mm)
4300
4200
炉膛直径(mm)
6200
6400
炉膛深度(mm)
2200
1900
极心圆直径(mm)
2800±100
2800-3000
电极直径(mm)
1050
1100
电极电流密度(A/cm2)
5.95
6.15


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